Cos'è la SRAM? Suggerimenti per la progettazione di PCB e come prevenire la perdita di dati

La SRAM perde i suoi dati quando l'alimentazione viene rimossa.

Una delle migliori invenzioni nel software di editing è la funzione di salvataggio automatico, che impedisce alla Legge di Murphy di colpire nel momento peggiore. Decenni fa, stavo quasi per piangere quando diverse pagine di un importante compito universitario sono state letteralmente cancellate, poiché la non esistenza della funzione di salvataggio automatico era aggravata dalla mia riluttanza a premere il pulsante 'Salva'.

Nell'elettronica, si rischia di perdere tutti i dati memorizzati in una Memoria ad Accesso Casuale Statico (SRAM), se si conoscono le sfide nella progettazione con una SRAM. Questo può causare operazioni imprevedibili dell'hardware, specialmente se la SRAM memorizza variabili critiche.

Cos'è la SRAM e Come Funziona?

La SRAM è una memoria non volatile che viene comunemente utilizzata nella progettazione di sistemi embedded. Memorizza le informazioni in bit logici e mantiene il valore finché è alimentata da una tensione operativa. Una volta che l'alimentazione viene rimossa, l'intera SRAM verrà resettata al suo valore predefinito, solitamente equivalente a logiche 1.

L'interno di una SRAM è costruito da molteplici celle. Le celle contengono flip-flop bistabili che sono controllati da un paio di transistor. Quando le informazioni sono memorizzate in indirizzi specifici, alcuni dei flip-flop saranno bloccati di conseguenza per rappresentare il valore digitale dei dati.

Nonostante l'incapacità della SRAM di trattenere le informazioni quando è spenta, viene regolarmente utilizzata in progetti che richiedono memoria di lavoro aggiuntiva. Rispetto ad altri componenti di memoria volatile come Flash ed EEPROM, la SRAM ha un tempo di accesso in lettura trascurabile e i dati possono essere scritti su indirizzi di memoria casuali.

Come per altri componenti elettronici, la SRAM ha subito miglioramenti nel corso degli anni. Sono passati i giorni in cui la SRAM era un componente massiccio con oltre 40 pin e il bus di indirizzi parallelo era ancora un'interfaccia popolare. I produttori di memoria di oggi producono SRAM con interfacce seriali come SPI e I2C, riducendo drasticamente il fattore di forma fino ad arrivare a soli 8 pin.

Principali considerazioni quando si progetta con una SRAM

Dare al tuo progetto SRAM un'attenzione in più potrebbe fare una grande differenza.

Progettare con una SRAM può sembrare un compito semplice. Dopotutto, cosa ci può essere di così difficile nel progettare con un chip di memoria a basso numero di pin? Ebbene, l'esperienza mi ha insegnato che molte cose possono, in effetti, andare storte. Dalla selezione dei componenti ai problemi post-produzione, si possono incontrare un numero considerevole di problemi. Ecco alcuni consigli per aiutare i progettisti di PCB a livello principiante:

Capacità di Memoria

Si dovrebbe scegliere la SRAM con la capacità più alta? O sceglierne una che si adatti ai requisiti del progetto? Questa è una domanda che preoccupa più gli sviluppatori firmware che i progettisti hardware. I produttori di memoria di solito introducono SRAM di diverse capacità nello stesso pacchetto fisico. Questo significa che non è necessario modificare il proprio design quando la scelta della capacità di memoria cambia.

Tipo di Interfaccia

Le interfacce più popolari utilizzate dalle SRAM sono SPI e I2C. SPI richiede quattro pin fisici per scrivere e leggere i dati mentre I2C ne richiede solo due per le connessioni dati fisiche. Generalmente, SPI offre un accesso più veloce ma richiede un segnale di controllo individuale per ogni singolo IC sul bus SPI. I2C è ideale quando si hanno più chip di memoria connessi al microcontrollore poiché richiede solo un segnale di dati e di orologio.

Condensatore di Decoupling

Con innovative memorie non volatili come Flash e FRAM, è improbabile che tu stia progettando una SRAM supportata da batteria. Sebbene ciò renda certamente la progettazione della SRAM più semplice, ciò non significa che puoi trascurare l'importanza di un'alimentazione stabile. Assicurati sempre che un condensatore di disaccoppiamento sia posizionato il più vicino possibile al pin Vcc della SRAM. L'ultima cosa che desideri è la corruzione dei dati a causa dell'instabilità dell'alimentazione. Un condensatore di disaccoppiamento aiuta anche a prevenire problemi di rimbalzo di terra.

Tracce del Segnale

Segui le migliori pratiche PCB per mantenere l'integrità dei dati.

Se stai utilizzando una SRAM SPI, I2C o parallela, vorrai assicurarti che nessun problema di ritardo di propagazione corrompa i dati mentre vengono scritti o letti. Ciò significa che si applicano le solite migliori pratiche: instrada i segnali dei dati paralleli tra loro e lontano da altre tracce ad alta frequenza.

Piano di Terra

Un'ampia area di piano di terra sotto la SRAM può aiutare ad aumentare la stabilità del componente. Può anche aiutare a prevenire che l'interferenza elettromagnetica da una fonte esterna influenzi la SRAM. Puoi facilmente posizionare un solido piano di terra con lo strumento poligono di Altium.

Utilizzare software per il layout di PCB come Altium Designer^® ti aiuta a instradare senza problemi, prevenire la perdita di dati ed evitare problemi non necessari come instabilità o interferenze. Se hai bisogno di ulteriori consigli utili sull'uso della SRAM nel tuo design PCB, parla oggi stesso con un esperto Altium.